1/2007 Media4u Magazine

Transkript

1 1/2007 Media4u Magazine ISSN Čtvrtletní časopis pro podporu vzdělávání The Quarterly Journal for Education * Квартальный журнал для образования Časopis je archivován Národní knihovnou České republiky NA ÚVOD INTRODUCTORY NOTE Nejdříve si v tomto prvním vydání časopisu dovolujeme popřát všem našim čtenářům hodně štěstí, zdraví a spokojenosti v letošním roce. V letošním ročníku přicházíme s několika drobnými úpravami, zejména grafického rázu. Doufáme, že se tím zlepší přehlednost a vzhled celeho časopisu. Změnila se zejména barevná úprava hlaviček článků a celého obsahu vydání. Pro zkvalitnění orientace budeme uvádět jména autorů také v obsahu vydání časopisu. Hypertextové odkazy pro návrat na obsah vydání jsou nyní na každé stránce na levé straně zápatí, jehož součástí je nově i název časopisu a číslo stránky. Abychom zvýšili odbornou úroveň a důvěryhodnost našeho časopisu budeme se postupně snažit přejít k posuzování každého příspěvku a zveřejňování pouze doporučených příspěvků. K tomu je ovšem nutné vytvořit tým spolupracovníků, nejlépe z uznávaných odborníků, které se budeme snažit získat pro činnost v redakční radě. Pro posuzování některých příspěvků se budeme snažit získat odborníky pro vypracování vyžádané recenze. S ohledem na celou koncepci našeho časopisu, zejména na minimální rozpočet, ale tyto činnosti nebudou finančně odměňovány, stejně jako příspěvky. Tyto činnosti chceme chápat jako prestižní záležitost a potvrzení vysoké úrovně každého autora i recenzenta. Byli bychom rádi, kdyby se nám přihlásili zájemci z řad odborné veřejnosti, kteří by byli ochotni se na posuzování příspěvků občas podílet. Ing. Jan Chromý, Ph.D. Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

2 OBSAH CONTENT Rozmarín Dubovská, Martina Chrzová, Václav Maněna Auditoriológia počítačových učební Časť 2. Podmienky viditeľnosti Auditoriology of computer classrooms Part 2. - Conditions for visibility René Drtina, Martina Chrzová, Václav Maněna Ozvučovací systémy pro velká auditoria Část 3. Akustická příprava prostoru Sound systems for large areas Part 2. Room accoustics Jan Chromý Úvod do virtuální reality Introduction to virtual reality Ivan Panuška, Josef Andris Přestavba zpětného projektoru Meotar 2A Adaptation of an over-head projector Jaroslav Lokvenc, René Drtina Doplňky pro vaši laboratoř Část 2. - Lineární usměrňovač pro multimetry Accessories for your laboratories Part 2. - The linear rectifier for multimeters Jan Chromý Když freeware, tak kvalitní If freeware then only of a high quality Pavel Attl Elektronické obchodování - I Electronic business - I René Drtina Elektronické obchodování - II Electronic business - II Jan Chromý Praktika informatiky pro manažery IT practical training for managers Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

3 AUDITORIOLÓGIA POČÍTAČOVÝCH UČEBNÍ ČASŤ 2. - PODMIENKY VIDITEĽNOSTI AUDITORIOLOGY OF COMPUTER CLASSROOMS Part 2. - Conditions for visibility Prof. Ing. Rozmarína Dubovská, DrSc. - PaedDr. Martina Chrzová, Ph.D. - Mgr. Václav Maněna Fakulta špeciálnych technológií, Trenčianská univerzita Alexandera Dubčeka, Trenčín - Katedra technických předmětů, Pedagogická fakulta, Univerzita Hradec Králové Faculty of special technology, Alexander Dubcek University of Trencin - Department of Technical subjects, Faculty of Education, University of Hradec Kralove Resumé: Štúdia sa zaoberá problematikou usporiadania počítačových učební pre frontálnu výučbu, ktorej doposiaľ nebola venovaná dostatočná pozornosť. Auditoriológia počítačových učeb-ní ako nová špecifická oblasť audotoriológie sa stáva významnou vedeckou disciplínou pri návrhu a realizácii nových pracovísk škôl všetkých stupňov. Štúdia uvádza základné predpoklady, princípy a konkrétny postup pri riešení vodorovného a stupňovitého auditória počítačovej učebne, kde sa dominantným obmedzujúcim prvkom stáva zobrazovacia jednotka pracoviska. Druhá časť sleduje podmienky viditeľnosti v počítačových učebniach a uvádza základné veličiny pre výpočty ich auditórií. Summary: The study deals with the arrangements of computer classrooms for head-on instruction, which has not been given sufficient attention so far. Auditoriology of computer classrooms, as a new specific part of auditoriology, becomes an important scientific discipline in the designing and building of new workplaces at schools of all levels. The study presents fundamental prerequisites, principles and concrete processes how to solve horizontal and gradual auditoriums of computer classroom, where a computer displaying unit becomes a dominant as well as restrictive item. The second part monitors the conditions for good visibility in computer classrooms, and presents basic data for their computation for solving auditoriums. Príhovor k druhej časti V minulom čísle časopisu sme sa zaoberali špecifikom auditoriológie učební, jej väzbou na digitálne (ICT) technológie a fyziologické hľadiská. Uviedli sme požiadavku 100% rozlíšiteľnosti kritického detailu a príklady problematiky prezentácie profesionálnych softvérov. Dnes sa budeme venovať základným veličinám pre stanovenie pozorovacích podmienok v auditóriu počítačových učební a taktiež vzájomnými vzťahmi medzi nimi. Pre určenie minimálnej výšky dolného okraja projekčnej plochy vychádzame z antropometrických údajov dospelého sediaceho človeka a pozdĺžno-vertikálneho dispozičného riešenia učebne. Ďalej uvedený postup je aplikovateľný pre akúkoľvek sociálno-kultúrnu skupinu (napríklad prvý stupeň základných škôl), len je potrebné použiť tomu zodpovedajúcu množinu vstupných antropometrických údajov. Podmienky viditeľnosti v počítačovej učebni Nové hľadiská a s nimi nové požiadavky prináša do auditoriológie učební rozvoj informačných technológií. Najmä počítačové (multimediálne) učebne pre frontálnu výučbu prinášajú zásadnú zmenu v podmienkach viditeľnosti. Obmedzovanie výhľadu na projekčnú plochu nie je už viazané iba na osobu, či osoby sediace pred nami. Novým významným (no aj rozhodujúcim) obmedzujúcim prvkom pri hodnotení viditeľnosti sa stáva zobrazovacia jednotka digitálneho pracoviska (monitor). V nasledujúcich častiach štúdie budú uvedené podrobne odvodené inštalačné výšky projekčnej plochy, pozorovacích uhlov a ďalších veličín pre auditória počítačových učební. Všetky rovnice sú odvodené vzhľadom na požiadavky výučby technických predmetov, to znamená, na rozlíšiteľnosť kritického detailu Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

4 1 pixel. V tabuľke 1 sú uvedené všetky použité veličiny [3]. Tie majú vo všetkých rovniciach vždy rovnakú jednotku a rovnaký význam. Poznámky uvádzajú najčastejšie používané hodnoty pre dospelú populáciu. Tab.1 Veličiny pre rovnice, ktoré súvisia s optickým prenosom veličina Popis jednot ka poznámka b šírka obrazu [cm] h výška obrazu [cm] d uhlopriečka obrazu [cm] d M uhlopriečka obrazovky (viditeľnej časti) [inch] 1" = 2,54 cm min kritický detail [mm] b px horizontálne rozlíšenie obrazu [px] h px vertikálne rozlíšenie obrazu [px] H P výška sediaceho diváka [cm] H P = 140 cm H Z výška optickej osi oka [cm] H Z = 125 cm H S tieniaca výška [cm] H S = 15 cm h d inštalačná výška dolného okraja projekčnej plochy [cm] h L pozdĺžny zdvih nad optickú os oka [cm] h c výška stredu projekčnej plochy [cm] L 1 odstup prvého radu od projekčnej plochy [cm] L s rozstup radov [cm] L vzdialenosť posledného radu od projekčnej plochy [cm] γ strmosť (stúpanie) auditória [ ] h výška stupňa auditória [cm] n počet radov [-] m poradové číslo radu od projekčnej plochy [-] ξ presadenie oka pred os trupu [cm] ξ = 10 cm α min minimálny uhol pohľadu na dolný okraj obrazu [ ] α zvolený uhol pohľadu na dolný okraj obrazu [ ] ϕ uhol pohľadu na dolní okraj obrazu [ ] β uhol pohľadu do stredu obrazu [ ] β M uhol pohľadu do stredu obrazovky (monitoru) [ ] τ uhol pohľadu na horný okraj obrazu [ ] ψ d minimálna zmena uhla pohľadu [ ] ψ zmena uhla pohľadu (stred obrazovky - stred obrazu) [ ] Ω 4 horizontálny zorný uhol pre obrazový formát 4:3 [ ] Ω 4 = 100 Ω 3 vertikálny zorný uhol pre obrazový formát 4:3 [ ] Ω 3 = 75 ω h horizontálny pozorovací uhol [ ] ω v vertikálny pozorovací uhol [ ] Medzi jednotlivými veličinami v tab.1 a pri rešpektovaniu kritického detailu min platia nasledujúce rovnice [3]: šírka obrazu 1 b = bpx min 10 [cm; px, mm] (3) výška obrazu 1 h = hpx min 10 [cm; px, mm] (4) Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

5 po dosadení do rovnice (2) dostaneme šírka obrazu výška obrazu b = 0, 03 b L [cm; px, m] (5) px h = 0, 03 h L [cm; px, m] (6) px tieniaca výška H S = H H (7) P Z vzdialenosť od projekčnej plochy ( ) s L = L1 + n 1 L (8) pozorovacia vzdialenosť L L ξ = L + ( n 1) L ξ d = s 1 (9) výška stredu projekčnej plochy h h = + h (10) 2 c d minimálna zmena uhla pohľadu ψ d = ϕ β (11) M zmena uhla pohľadu ψ = β β (12) M vertikálny pozorovací uhol ω v = τ ϕ (13) Poznámka: Všetky uvedené rovnice je možné priamo použiť aj pre riešenie podmienok viditeľnosti v učebniach iných než technických predmetov. Zásadnou zmenou spravidla bude iba veľkosť kritického detailu min. Najmä pre výtvarné a umelecké odbory sa bude vychádzať z požiadavky celkového vnímania umeleckého diela. K splývaniu kritických detailov by preto malo dochádzať už pre divákov v prvom rade, aby tak všetci vnímali premietaný obraz ako kompaktný celok. Typické usporiadanie pracoviska počítačovej učebne vidieť na obr.2. Predpokladáme použitie plochých TFT monitorov obrazového formátu 4:3 s uhlopriečkou viditeľného obrazu 15" až 21" (38 až 53 cm). Pri ich montáži tesne nad pracovnou doskou alebo pri použití prenosného počítača siaha monitor 15" približne do výšky h 15" = 29 cm, monitor 21" približne do výšky h 21" = 38 cm. Minimálne priestorové požiadavky pre počítačové pracoviská učebne pre frontálnu výučbu a menej náročnú individuálnu prácu možno stanoviť nasledujúcimi rozmermi [3]: Obr.2 Typické pracovisko počítačovej učebne Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

6 montážny priestor monitoru TFT M = 15 cm poznámková a odkladacia plocha p = 30 cm klávesnice k = 25 cm priechodný profil L p = 60 cm výška pracovnej dosky h s = 75 cm Pre určenie výšky hornej hrany monitora h M možno použiť rovnicu (14), kde d M je uhlopriečka obrazu (viditeľnej časti obrazovky) monitora v anglických palcoch a g šírka masky v centimetroch (predpokladáme, že monitor má všade tú istú, šírku masky). h M = 1,524 d + 2 g [cm; inch, cm]. (14) M Výška optického obmedzenia h o (výška stola + výška monitora - viď obr.2) je, s využitím rovnice (14), daná rovnicou h o = h + 1,524 d + 2 g. (15) s M Z vyššie uvedených hodnôt môžeme taktiež určiť minimálnu hĺbku celého pracoviska L s, ktorá je súčasne aj rozstupom jednotlivých radov L = k + p + M + (16) s L p Minimálny rozstup radov vychádza podľa rovnice (16) na 130 cm. Výhodnejšie sú samozrejme väčšie rozstupy radov, aspoň 150 cm. Optimálne rozstupy sa potom pohybujú v rozmedzí 190 až 210 cm. Pokračovanie: Počítačová učebňa s vodorovným auditóriom. POUŽITÁ LITERATÚRA [1] Akustické materiály. Katalog fy Soning Praha [2] ASCHOFF, V. Hörsaalplanung. Essen. Vulkan-Verlag ISBN [3] DRTINA, R. - CHRZOVÁ, M. - MANĚNA, V. Auditoriologie učeben pro učitele [4] DRTINA, R. Redukce termické a akustické zátěže učeben. In MVVTP. s Hradec Králové. UHK. Gaudeamus ISBN , ISSN [5] DRTINA, R. Návrh dispozičního řešení počítačové laboratoře LZT-6. Hradec Králové. VŠP. KTP. PdF [6] DRTINA, R. - MANĚNA, V. - CHRZOVÁ, M. Je digitální konverze problém? In Trendy technického vzdělávání s Votobia. Praha ISBN [7] DRTINA, R. - MANĚNA, V. - CHRZOVÁ, M. Obrazové formáty a jejich vztah k zornému poli. In Trendy technického vzdělávání s Votobia. Praha ISBN [8] DRTINA, R. - MANĚNA, V. - CHRZOVÁ, M. Prieskum Prenosových charakteristík ozvučovacích systémov prednáškových sál Univerzity v Hradci Králové. In Technické vzdelanie ako súčasť všeobecného vzdelania. s Banská Bystrica. UMB ISBN [9] DRTINA, R. - MANĚNA, V. - CHRZOVÁ, M. Subjektívno-kvalitatívne parametre optického prenosu informácií v rednáškových sálach Univerzity v Hradci Králové. In Technické vzdelanie ako súčasť všeobecného vzdelania. s Banská Bystrica. UMB ISBN [10] DRTINA, R. - MANĚNA, V. - CHRZOVÁ, M. Vyhovují naše učebny požadavkům pro grafickou podporu výuky technických předmětů? In Modernizace vysokoškolské výuky technických předmětů. II. díl. s Hradec Králové. UHK. Gaudeamus ISBN , ISSN [11] GESCHWINDER, J. - RŮŽIČKA, E. - RŮŽIČKOVÁ, B. Technické prostředky ve výuce. Olomouc. Univerzita Palackého ISBN [12] HORŇÁK, P. Vlastnosti zraku a faktory ovplyvňujúce videnie. Elektrotechnická ročenka. Bratislava. ALFA [13] KOLMER, F. - KYNCL, J. Prostorová akustika. Praha - Bratislava. SNTL/ALFA [14] MAREŠ, J. Vysokoškolská psychologie. Prednášky doktorského štúdia. UHK [15] MELEZINEK, A. Ingenierpädagogik. 4. prepracované vydanie. Springer-Verlag. Wien - New York ISBN [16] PINL, L. Systém CATIA V5 a jeho možnosti při projektování školního pracoviště. In Technické vzdelanie ako súčasť všeobecného vzdelania. Str [CD-ROM]. Banská Bystrica. UMB ISBN [17] PLCH, J. Světelná technika v praxi. Praha. IN-EL ISBN [18] PRCHAL, J. Signály a sústavy. Bratislava. ALFA [19] SMETANA, C. Praktická elektroakustika. Praha - Bratislava. SNTL/ALFA Lektoroval: Prof. Ing. Pavel Cyrus, CSc. Kontaktné adresy: Prof. Ing. Rozmarína Dubovská, DrSc. tel.: , dubovska@tnuni.sk Trenčianská univerzita Alexandera Dubčeka, Fakulta špeciálnych technológií, Študentská 2, Trenčín, SK PaedDr. Martina Chrzová, Ph.D. tel.: , martina.chrzova@uhk.cz Mgr. Václav Maněna tel.: , vaclav.manena@uhk.cz Katedra technických předmětů PdF UHK, Rokitanského 62, Hradec Králové, ČR Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

7 OZVUČOVACÍ SYSTÉMY PRO VELKÁ AUDITORIA Část 3. - Akustická příprava prostoru SOUND SYSTEM FOR LARGE AREAS Part 3. - Room accoustics PaedDr. René DRTINA, Ph.D. - PaedDr. Martina CHRZOVÁ, Ph.D. - Mgr. Václav MANĚNA Katedra technických předmětů, Pedagogická fakulta, Univerzita Hradec Králové Department of Technical subjects, Faculty of Education, University of Hradec Kralove Resumé: Článek se zabývá principiálním řešením ozvučovacích soustav pro velké prostory (učebny a přednáškové sály). Uvádí výhody, nevýhody a podmínky funkce jednotlivých typů ozvučovacích soustav, způsob řešení i specifické požadavky pro velké ozvučovací systémy. Třetí část je věnována prostorové akustice a akustické přípravě prostoru učebny. Summary: This article deals with the fundamental solution of the sound systems for large areas (schoolrooms and lecture auditoriums). It show advantages, drawbacks and conditions for their capacity of single types of the sound system, ways of solving and specific requirements for large sound systems. The third part deals with the room accoustics and its aplication to schoolrooms. ABY NÁS PROSTOR NEPŘEKVAPIL V minulých dílech našeho seriálu jsme věnovali pozornost výběru ozvučovacího systému. Pokud tedy již máme z didaktického (nebo jiného) hlediska jasno, je nejvyšší čas podívat se na prostor, který budeme ozvučovat. Pro přenos zvuku musíme mít tři základní články. Zdroj zvuku - reproduktor nebo reproduktorovou soustavu, přenosový článek - prostředí, a přijímač - posluchače. Předpokládejme špičkové reprodukční zařízení s vyrovnanou přenosovou charakteristkou v celém pásmu a posluchače s bezvadným sluchem. Potom se právě prostředí (prostor), kterým se zvuk šíří, stává determinujícím článkem, který výraznou a někdy i rozhodující měrou ovlivňuje kvalitu přenášeného zvuku. Vliv prostředí na šíření zvuku studuje prostorová akustika. Teoretický rozbor šíření zvuku je poměrně komplikovaný. Prostorová akustika běžně pracuje s vlnovými rovnicemi, komplexními veličinami a operátorovým počtem. Pokusme se ale nahlédnout do základních problémů bez vyšší matematiky, tak aby se v nich orientoval i laik. Důrazně ale připomínáme, že při akustických úpravách prostoru nelze udělat návrh tzv. "od oka". Šíření zvuku a prostorová akustika mají své fyzikální zákonitosti, které musíme respektovat, a které (zatím) nelze obejít. POSLECHOVÉ POLE Kvalita sluchového vjemu významně závisí na vzájemné vzdálenosti zdroje zvuku a posluchače a na jejich směrových (vyzařovacích) vlastnostech [10]. Zvuk je v uzavřeném nebo polouzavřeném prostoru všudypřítomný. Díky své vlnové povaze se odráží, ohýbá, rozptyluje a přímá viditelnost mezi posluchači a zdrojem zvuku není pro přenos akustických informací nezbytně nutná. Do jisté míry toto platí i v plenéru. Proto při stanovení optimálního poslechového pole (plochy auditoria) obvykle vycházíme z jiných požadavků než u optického přenosu, při sledování obrazu. Lidský sluch má navíc neobyčejnou schopnost adptace a i ve špatných poslechových podmínkách si dokáže potřebnou informaci najít. Prvním a základním požadavkem, zejména pro školy, je dosažení maximální srozumitelnost řeči. Akustické pole v uzavřeném prostoru je tvořeno třemi typy polí (obr.33) v závislosti na vzdálenosti od zdroje, vyzařujícího akustický signál. Vjem (poslech) v blízkém poli je dán výhradně vlastnostmi zářiče a s výjimkou silného okolního hluku na něj akustika prostoru nemá prakticky žádný vliv. Akustický tlak v blízkém Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

8 poli klesá u jednoduchých zářičů přibližně o 3 db při zdvojnásobení vzdálenosti. V případě složitých zářičů (např. u reproduktorových sloupů nebo akustických dipólů) může pokles vlivem interferencí přesáhnout 6 db. z firemních materiálů fy IRIS-Elektroakustika) Na obr.35 je frekvenční charakteristika počítačové reproduktorové soustavy Encore P-401, změřená ve vzdálenosti 20 cm v ose vysokotónového reproduktoru. Charakteristika ukazuje úzké přenášení pásmo s výrazným zvlněním a velkým poklesem akustického tlaku v oblasti vysokých frekvencí. Z uvedeného příkladu je vidět, že nekvalitní soustavy nezachrání ani poslech v blízkém poli. Obr.33 Průběh hladiny akustického tlaku v akustickém poli (teoretický průběh, L d je dozvuková vzdálenost) Klasickým příkladem zářičů, které jsou speciálně konstruovány pro poslech v blízkém poli, jsou některé typy používaných studiových monitorů, reproduktory a reproduktorové soustavy k počítačům. Pro ilustraci je na obr.34 ukázka změřené frekvenční charakteristiky poslechového monitoru IRIS RS 711-H v blízkém poli (30 cm od přední stěny monitoru, v ose vysokotónového systému) a ve vzdálenosti 2 m v poslechovém prostoru (běžný obývací pokoj). Z uvedených charakteristik je zřejmé, že zde dochází k zásadní změně přenosových vlastností se změnou vzdálenosti zářič-posluchač [9] a že při poslechu v blízkém poli je frekvenční charakteristika kvalitních reproduktorových soustav velice vyrovnaná. Obr.34 Frekvenční charakteristiky poslechového monitoru RS-711H (a - blízké pole, b - poslechový prostor, převzato Obr.35 Frekvenční charakteristika počítačové soustavy P-401 Volné pole začíná za Fresnellovým prostorem a je omezeno dozvukovou vzdáleností L d (viz obr.33). Dozvuková vzdálenost je taková vzdálenost posluchače od zdroje zvuku, kdy se právě vyrovná intenzita přímé zvukové vlny od zdroje zvuku s odraženými vlnami - dozvukem prostoru. Pro volné pole je charakteristická konstantní strmost poklesu hladiny akustického tlaku v závislosti na vzdálenosti posluchač - zdroj zvuku. Orientačně lze dozvukovou vzdálenost stanovit podle vzorce [11] L d = 0,141 α S Q Q (9) kde αs je celková pohltivost prostoru, Q v činitel směrovosti zářiče a Q p činitel směrovosti přijímače. (Činitel směrovosti je poměr intenzity zvuku, kterou vyvolá daný zdroj zvuku v určité vzdálenosti ve volném poli, k intenzitě, kterou by v tomtéž místě vyvolal zdroj zvuku s všesměrovou (kulovou) charakteristikou. pozn. aut.) Bližší podrobnosti o činitelích směrovosti jsou uvedeny např. v publikaci [7]. Při známém objemu prostoru V a době dozvuku T lze pro určení dozvukové vzdálenosti L d použít vztah L d V = 0, 057 Qv Q (10) p T v p Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

9 Ve volném poli se uplatňuje především tzv. primární vlna, šířící se od zářiče, zatím co odražené (sekundární) vlny mají oproti primární vlně menší akustický tlak. Pro přenos řečového signálu je výhodné (a to podle řady autorů) umístit poslechová místa do oblasti volného pole. Tento požadavek lze zajistit buď zkrácením doby dozvuku nebo zvětšením činitele směrovosti zářičů, přičemž nejúčinnější je kombinace obou způsobů. Právě toho současná moderní elektroakustika využívá. Za hranicí dozvukové vzdálenosti se vytváří tzv. difúzní pole. Difúzní pole je pole odražených vln po mnohonásobných odrazech, hustota akustické energie je v difúzním poli stálá. Důsledkem toho je prakticky konstantní hladina akustického tlaku, která není závislá na místě poslechu (viz obr.33), pokud neuvažujeme oblasti tlakového zvýšení (pressure zone). Tyto oblasti se vytvářejí v blízkosti málo pohltivých stěn a překážek v prostoru. URČUJEME DOBU DOZVUKU Ztotožníme-li didaktickou zásadu názornosti ve vyučovacím procesu se srozumitelností řeči, můžeme na základě vztahu (3) a při respektování požadavku ZSS 5 % (viz [4]) stanovit maximální dobu dozvuku v difúzním poli na T d = 556 ms. Při srovnání s optimální dobou dozvuku podle grafu závislosti doby dozvuku na objemu prostoru (obr.36), je vypočítaná doba dozvuku výrazně kratší. (Doba dozvuku je čas, za který klesne hladina akustického tlaku o 60 db. pozn.aut.) Uváděné optimální doby dozvuku pro řeč byly totiž stanoveny na základě rozsáhlých subjektivních hodnocení koncertních a jiných sálů. Stěžejní prací v této oblasti je dodnes citovaný Beranek [2] a jím uvedené hodnoty přebírají další autoři. V rámci možností se v současné době dává u řečového signálu přednost srozumitelnosti před optimální dobou dozvuku, pokud není možné umístit poslechová místa do oblasti volného pole. Stejně tak někteří akustici doporučují stanovit optimální dobu dozvuku podle určení sálu a ne podle jeho objemu. Jinou dobu dozvuku vyžaduje řeč, jinou populární hudba, delší doby dozvuku vyžaduje vážná hudba. Například pro řeč se potom volí krátká doba dozvuku i ve velkých sálech. Musíme si uvědomit, že se zkrácením doby dozvuku zpravidla klesá i vlastní hluk daného prostoru, ale na druhé straně potřebujeme pro ozvučení takového prostoru větší akustický výkon. Obr.36 Porovnání optimální a vypočítané doby dozvuku pro ZSS 5 % Při posuzování akustiky učebny byste měli začít orientačním určením doby dozvuku a dozvukové vzdálenosti. Pro výpočet doby dozvuku existuje řada metod a vztahů. Jednoduchý Sabineův vztah 0,164 V T S = (11) A kde T S je doba dozvuku podle Sabinea, V objem prostoru a A celková pohltivost, dává přijatelné výsledky pro doby dozvuku asi nad 2 sekundy. Výhodou Sabineova vztahu je jeho jednoduchost, nevýhodou malá přesnost pro krátké doby dozvuku. Pro doby dozvuku do 2 sekund s praxí lépe souhlasí Eyringův vztah, který respektuje střední volnou dráhu zvuku T E = 0,164 V S ln ( 1 α ) s (12) Ve vztahu (12) je T E doba dozvuku podle Eyringa, V objem prostoru, S plocha stěn (obecně plocha pohlcující zvuk) a α s střední činitel zvukové pohltivosti. Oba vztahy jsou uvedeny pouze z vývojového hlediska a pro naše účely mohou sloužit pouze jako velmi hrubé a jednoduché vodítko. V době výpočetní techniky není problémem používat pro výpočet doby dozvuku Millingtonův vztah, který respektuje i značně nerovnoměrné rozložení jednotlivých pohltivých povrchů v daném prostoru. V dřívějších dobách se Millingtonův vztah používal výjimečně pro svoji složitost a náročnost výpočtu. Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

10 T M = n 4δ V 0,164 V i = 1 S ln i ( 1 α ) i (13) V Millingtonově vztahu je T M doba dozvuku podle Millingtona v [s], V objem prostoru v [m 3 ], S i plocha daného pohlcujícího materiálu v [m 2 ] a α i činitel pohltivosti tohoto materiálu. Aditivní člen 4δV respektuje útlum zvuku šířením ve vzduchu. Útlum zvuku ve vzduchu výrazně narůstá především u vysokých frekvencí a u reprodukčních systémů musí být kompenzován zvýšeným výkonem vysokotónových reproduktorů. (Právě tato skutečnost téměř vždy vede u komerčních zařízení, použitých pro ozvučení velkých sálů, k destrukci vysokotónových systémů. pozn.aut.) Pro snadnou praktickou apliakci Millingtonova vztahu jsme vytvořili jednoduchý program Akustika v.1.2. Principiálně vychází z programu Akustika v.1.0 [3]. Program byl napsán v MS-Excel Základ jeho databáze je převzat z publikace ing. Smetany [10]. Vynecha-li jsme dnes již nepoužívané akustické obklady Akulit a Akuplat, ale současně jsme do databáze doplnili špičkové akustické materiály dodávané firmou Soning Praha. Podrobné informace o těchto materiálech, včetně frekvenčních závislostí činitelů pohltivosti jsou dostupné na webových stránkách firmy - Moderní rezonátory umožňují efektivně pohlcovat i hluk o nízkých frekvencích. Je tudíž možné provést základní návrh úprav s novými akustickými materiály, porovnat výsledky s původními hodnotami a optimalizovat parametry prostoru pro daný účel. (Plně funkční zkušební verzi programu Akustika v.1.2. si můžete zdrama vyžádat od autorů, časem bude volně dostupná i na stránkách katedry technických předmětů PdF UHK - pozn. red.) Veškeré snažení v oblasti akustických úprav učeben by mělo směřovat k tomu, aby doba dozvuku byla poměrně krátká (do 0,6 s) a především vyrovnaná pro celé frekvenční pásmo. Prodlužování doby dozvuku směrem k hlubokým tónům se doporučovalo pro klasickou hudbu, kdy zvuk orchestru záskával na mohutnosti. Pro řeč je výhodnější spíše nepatrně delší doba dozvuku na vyšších frekvencích. Když si připomeneme rozložení spektrálního výkonu řeči (obr.2 [4]), uvidíme, že základní tón lidského hlasu má minimální podíl na srozumitelnosti řeči a v běžných prostorech pouze dodává akustickou energii dozvuku na nízkých tónech, který srozumitelnost řeči zhoršuje. KRITICKÝ KMITOČET Každý prostor se chová jako mechanické těleso a jako takové má i své vlastní kmity. Frekvence vlastních kmitů prostoru je dána geometrickými rozměry a pro pravoúhlý kvádr s délkou d, šířkou b a výškou h (rozměry v [m]) můžeme tyto frekvence určit podle vztahu 2 c k l m f i = + + (14) 2 b d h kde c je rychlost zvuku (standardně 343 m/s), a k, l, m jsou libovolná celá čísla (0, 1, 2, ). Pro každou kombinaci tak vypočítáme jeden vlastní kmit prostoru. Na každé z těchto frekvencí může prostor rezonovat a zdůraznit tak přenášený signál v určitých místech až o desítky decibelů. V praxi ale nemá smysl vlastní kmity počítat, protože jakákoliv změna tvaru (rozčlenění plochy, vnitřní vybavení atd.) vypočítané kmity změní. Důležité je, aby vlastní kmity prostoru byly dostatečně blízko u sebe nebo byly výrazně tlumeny. Tlumení vlastních kmitů prostoru můžeme vyjádřit dobou dozvuku. Čím je doba dozvuku kratší, tím je tlumení vlastních kmitů prostoru větší. Z průměrné doby dozvuku T d [s] a objemu prostoru V [m 3 ] byl Reichowem odvozen empirický vztah, který určuje tzv. dolní kritický kmitočet prostoru [8] f k 2 Td = 2000 (15) V Od této frekvence by poslechový vjem měl být nezávislý na místě v poslechovém poli. Příklad závislosti dolního kritického kmitočtu prostoru na jeho objemu, pro dobu dozvuku T = 556 ms je v grafu na obr Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

11 Obr.37 Závislost dolního kritického kmitočtu na objemu prostoru (T d = 556 ms) Z grafu (obr.37) vyplývá, že teprve pro zatlumené prostory s objemem nad m 3 (např. sál o rozměrech 30 x 20 x 10 m) můžeme očekávat bezproblémový a vyhovující přenos frekvencí již od 30 Hz. I to je jeden z důvodů, proč se v současné praxi volí spíše kratší doby dozvuku. Je vždy jednodušší, v případě potřeby, dobu dozvuku uměle prodloužit (digitální technologie jsou schopny věrně kopírovat dozvuk nejrůznějších prostorů), než ji v akusticky nevyhovujícím prostoru zkracovat. Navíc všechny hudební nahrávky a filmový zvuk již svoji dobu dozvuku mají. V řadě případů musíme akceptovat vzájemně protichůdné požadavky. Například pro učebnu hudební výchovy s běžnými rozměry 10 x 15 x 4 m (objem 600 m 3 ) vychází pro uvedenou dobu dozvuku T = 556 ms dolní kritický kmitočet 61 Hz. Což je pro poslech reprodukované hudby vcelku přijatelné, zejména když klasická hudba (s výjimkou varhanních děl) má pod tímto kmitočtem již poměrně malé energetické spektrum. Jenže pro živý zpěv a hru na nástroj je uvedená doba dozvuku krátká a doporučované optimum je přibližně jejím dvojnásobkem (cca 1-1,5 s). Současně s tím se ale dolní kritický kmitočet posune na 100 Hz. Tělocvičny zase potřebují co největší absorbční plochy pro široké frekvenční spektrum, aby se v maximální míře eliminoval hluk vznikající při provozu (údery míče, výkřiky hráčů, hluk nářadí atd.). POZOR NA OZVĚNU Zvuk se odráží podobně jako světlo. Jenom k tomu potřebuje mnohem větší plochy. Odraz zvuku je jev, který musíme respektovat. Na jedné straně umožňuje šíření zvuku na větší vzdálenosti, jeho směrování a částečné zesilování, na druhé straně může způsobit ozvěnu. Ta vzniká v případech, že odražený zvuk k nám dojde se zpožděním větším než 100 ms (dráhový rozdíl signálů přesahuje 34 m). V uzavřené prostoru se můžeme setkat s jevem, kterému se říká třepotavá ozvěna. Třepotavá ozvěna vzniká mezi rovnoběžnými stěnami s tvrdým povrchem (s malou pohltivostí), jejichž vzdálenost přesahuje 17 m. Často napočítáme až deset odrazů, než ozvěna zanikne. Z každého zvuku se tak stane nesrozumitelný hluk. Odstranění třepotavé ozvěny a ozvěny obecně, je poměrně jednoduché. Stačí rozčlenit odrazné plochy tak, aby se dopadající zvuk rozptyloval. K tomu slouží i různé typy difuzorů (akustické obklady rozptylující zvuk). Obr.38 Průřez difuzorem D1 fy Soning (převzato z Jinou možností je použít pohltivé tlumící materiály, které odrazu zvuku zabrání. V praxi se oba způsoby velice často kombinují. ZAPOMENUTÉ ODRAZNÉ DESKY? Odraz zvuku lze ale také účelně využít pro posílení hlasitosti v určité oblasti poslechových míst. Využíváme toho, že se od pevné překážky se odráží zvuková vlna, která má vlnovou délku menší než je rozměr překážky [1] kde λ a (16) c λ = (17) f Na tomto principu pracují tzv. odrazné desky. Úspěšně jsou použity např. ve velkých posluchárnách stavební fakulty ČVUT v Praze. Když učitel píše na tabuli a mluví, část zvuku se odráží přímo do prostoru učebny, ale část se odráží od tabule ke stropu a odtud dolů k pod- Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

12 laze. (Zákon odrazu ani geometrii neošidíme). a) odraz od stropu b) použití odrazných desek Obr.39 Změna šíření zvuku v učebně Když ale pod strop učebny zavěsíme nad tabulí odrazné desky (postačí, budou-li účinné pro frekvence nad 300 Hz). Ze vztahů (16) a (17) vyplývá, že jejich nejmenší rozměr musí být c 343 a a (18) f f Pro uvedený příklad by tak odrazné desky musely mít nejmenší rozměr alespoň 120 cm. Zpravidla se používá sada desek instalovaných tak, že mají různý náklon a zajišťují vyrovnání hladiny hlasitosti v co největším počtu poslechových míst. V našich učebnách je použití těchto akustických prvků spíše výjimkou. POUŽITÉ ZDROJE [1] ASCHOFF, V. Hörsaalplanung. Essen. Vulkan-Verlag ISBN [2] BERANEK, L. Music, acoustics and architecture. New York/London. John Wiley [3] DRTINA, R. Akustika v prostorové výpočty. Program pro mikropočítač SAPI-1. IRIS-Elektroakustika. Chlumec n. C [4] DRTINA, R. - CHRZOVÁ, M. - MANĚNA, V. Ozvučovací systémy pro velká auditoria. Část 1. - Vybíráme ozvučovací systém. Media4u Magazine - Čtvrtletní časopis pro podporu vzdělávání 3/2006, s ISSN [5] HEINZ, R. Designer s Note Book: A Fresh Approach to the Line Array. USA. Foothill Ranch. Renkus-Heinz [6] KOLMER, F. - KYNCL, J. Prostorová akustika. Praha - Bratislava. SNTL/ALFA [7] MERHAUT, J. Teoretické základy elektroakustiky. Praha. Academia [8] REICHOW, D. Die Amplitudenverteilungen des Schalldruckes in geschlossen Räumen. Braunschweig. Tech.Hochschule [9] SALAVA, T. Reprodukce zvuku a poslechový prostor. Praha. ETOS acoustics [10] SMETANA, C. Ozvučování. Praha. SNTL [11] SMETANA, C. Praktická elektroakustika. Praha - Bratislava. SNTL/ALFA Kontaktní adresy: PaedDr. René Drtina, Ph.D. tel.: , rene.drtina@uhk.cz PaedDr. Martina Chrzová, Ph.D. tel.: , martina.chrzova@uhk.cz Mgr. Václav Maněna tel.: , vaclav.manena@uhk.cz Katedra technických předmětů PdF UHK, Rokitanského 62, Hradec Králové Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

13 ÚVOD DO VIRTUÁLNÍ REALITY INTRODUCTION TO VIRTUAL REALITY Ing. Jan Chromý, Ph.D. Katedra marketingu, Vysoká škola hotelová v Praze 8, spol. s r.o. Department of Marketing, Institute of Hospitality Management, Prague Resumé: Článek přináší základní seznámení s virtualní realitou. Abstract: The article presents basic information on the virtual reality. Virtuální realita umožňuje vytvoření představy skutečnosti, která neexistuje, pomocí určitých, zpravidla počítačových technologií. Podle O.Jireše [2002] je počítačová technologie prostředkem, který se snaží způsobit dojem reality, přestože je vlastní realita jiná. Má za úkol plnit různé funkce tak, že člověku předkládá takové vjemy, jaké by měl, kdyby se pohyboval v reálném prostředí. Jde tedy hlavně o vjem zraku a sluchu a s jistými obtížemi i třeba hmatu a v budoucnu možná i dalších smyslů. Toto inscenování skutečna má výhodu v tom, že se můžeme přenést do oblastí, kam bychom neměli vůbec šanci se podívat, nebo zacházet s předměty, které ve skutečnosti ještě nejsou zhotoveny. Nejprve jsme mohli slýchat o virtuální realitě spíše ve vědecko fantastických románech. Postupně s rostoucími možnostmi technických prostředků se začala přesouvat na větší výpočetní a grafické systémy a nakonec na běžné osobní počítače. O virtuální realitě již bylo napsáno mnoho statí, učebnic a vědeckých publikací. V tomto článku se omezím pouze na základní popis a příklady využití virtuální reality. O virtuální realitě v souvislosti s jinými médii píše E.Haičman [2001] a zabývá se jiným významem tohoto pojmu, který má nádech spíše pejorativní. V jím uváděném smyslu znamená že někdo je mimo, resp. dělá něco nenormálního. Pro výuku má ale význam chápání virtuální reality podle O.Jireše [2002], jak jsem uvedl v prvním odstavci tohoto článku. O.Jireš [2005] popisuje možnosti využití virtuální reality při výuce tam, kde je důležité studentům demonstrovat co nejvěrněji to, co si mají osvojit, a pomůcky jsou nedostupné nebo drahé. Uvádí také celou řadu příkladů praktického využití. V lékařství lze využívat prostorové modely orgánů nebo celého těla. Modely se získávají pomocí počítačové tomografie. Lékaři se mohou sejít (s využitím Internetu i na dálku) u jednoho operačního stolu a naplánovat závažnou operaci. Naplánovaná operace pak může sloužit i jako vodítko při samotné operaci a díky tomu mohou sledovat na svých monitorech průběh operace i kolegové různých oborů nebo studenti. Ve sportu v souvislosti s biomechanikou vytvořit virtuální postavu a simulovat ideální provádění pohybů, které pak lze jednoduše srovnávat s pohyby skutečného sportovce. Při konstrukční práci lze vytvářet prostorové modely, optimalizovat jejich design a simulovat jejich ovládání, provoz a vyhodnocovat jejich funkční vlastnosti ještě před výrobou prvního kusu. Tak lze postupovat i v jiných oborech při studiu, ale i v praxi. Podobně uvažují i jiní autoři. Například I.Boháček [1996] popisuje spojení počítačové tomografie a techniky virtuální reality k rozvoji vyšetřovacích metod v lékařství, které mohou nahradit jiné, zastaralé a pro pacienta nepříjemné. D.Šrámek [2004] s odvoláním na R.Sherwina z New York Law School vidí značný potenciál i ve hrách, majících souvislost s virtuální realitou. Píše: Je to svým způsobem paralelní vesmír s nezávislým socioprávním systémem. A jakmile existuje mezi hrou a skutečností nějaký průnik, bude mít s realitou mnoho společného. Technické prostředky se dynamicky vyvíjí, Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

14 proto lze v budoucnu očekávat více studií o jejich psychologickém vlivu a využití. Při tvorbě jednodušších aplikací, například pro využití prostřednictvím Internetu, je využíván zejména jazyk VRML - Virtual Reality Modeling Language, který je definován mezinárodním standardem ISO/IEC :1997. Širší pojednání o virtuální realitě přineseme v některém dalším vydání. Lektoroval: PaedDr. René Drtina, Ph.D. Použité zdroje: [1] BOHÁČEK, Ivan. Virutální realita a rakovina. Vesmír [online] c.1996 [cit ] Dostupné z WWW: < ISSN [2] HAIČMAN, Eugen. Virtuální realita. Britské listy [online] c.2001 [cit ]. Dostupné z WWW: < ISSN JIREŠ, Ondřej. Virtuální realita [online] [cit ]. Dostupné z WWW:< JIREŠ, Ondřej. Virtuální realita na Internetu [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < ŠRÁMEK, Dalibor. Virtuální realita může změnit tvář společenských věd. ScienceWorld [online]. c.2004 [ ] In Dostupné z WWW:< /sw.nsf/0/a9531f4c178abe15c1256e b?opendocument&cast=1>. Kontaktní adresa: chromy@media4u.cz Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

15 PŘESTAVBA ZPĚTNÉHO PROJEKTORU MEOTAR 2A ADAPTATION OF AN OVER-HEAD PROJECTOR Mgr. Ivan Panuška - Josef Andris Anglické gymnázium, Střední odborná škola a Vyšší odborná škola, s.r.o., Pardubice - EPM Jaroměř English Grammar School, Specialised Secondary School and Higher School, Ltd., Pardubice - EPM Jaroměř Resumé: Úprava zpětného projektoru Meotar 2a na metalhalogenidovou výbojku. Abstract: An adaptation of the over-head projectors to a metalhalide lamp. Než začneme s přestavbou V minulém čísle časopisu se dr. Drtina a Ing. Chromý zabývali možnostmi náhrady světelných zdrojů ve zpětných projektorech, jak z pohledu světelně-technických, tak provozněekonomických parametrů [2]. Dnes na jejich článek navážeme a podíváme se na postup přestavby nejrozšířenějšího zpětného projektoru Meotar 2a. Identicky lze upravit i zpětné projektory Meotar, Meotar 2, analogicky můžeme tuto úpravu aplikovat i na zpětné projektory OHP, 3M a další. Vzhledem k tomu, že se jedná o zásah do elektrického zařízení, mohou tuto úpravu oficiálně provést pouze pracovníci s příslušnou elektrotechnickou kvalifikací a upravený projektor je nutno podrobit standardní revizi. Při dodržení uvedeného postupu vyhovuje upravený projektor příslušným normám a jeho provoz je naprosto bezpečný, v souladu s originálním návodem k obsluze a použití. Ve školách kde se zpětný projektor velmi často používá, jistě vyučující ocení téměř bezhlučný provoz, jasný obraz, studenou pracovní plochu a vysokou odolnost světelného zdroje vůči rázům a otřesům při přemísťování projektoru. tlumivky výrazným způsobem změní fázový posun mezi napájecím napětím a odebíraným proudem (odporově-induktivní zátěž), je nutné provést kapacitní kompenzaci účiníku projektoru. Pro úpravu projektoru tedy potřebujeme: metalhalogenidovou výbojku Osram HCI-TS 150W NDL (obr.1) Obr.1 Halogenidová výbojka Osram HCI-TS předřadnou tlumivku LAYRTON 150 S-H typ SAPI-HSI 15/23, 230V-AC-1,8A-50Hz (obr.2) nebo její ekvivalent, Materiál pro přestavbu Výměna stávající projekční halogenové žárovky HPZ 600W za metalhalogenidovou výbojku Osram HCI-TS 150W/NDL vyžaduje úpravu napájecích obvodů. Výbojka, jako světelný zdroj se záporným dynamickým odporem, vyžaduje omezení napájecího proudu (nejčastěji induktivním předřadníkem - tlumivkou) a také zdroj vysokého napětí pro zapálení výboje. Vzhledem k tomu, že se při použití předřadné Obr.2 Předřadná tlumivka Layrton HSI Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

16 zapalovač se symetrickými zapalovacími pulzy LUMTEC typ SK150 nebo podobný (obr.3), M6x10, 2 matice M6, 2 vějířové podložky ø6, 2 matice M8 a 2 vějířové podložky ø8. Obr.3 Zapalovač Dakof IG-250 a kompenzační kondenzátor DNA 20μF/250V- AC (obr.4) nebo ekvivalentní typ. Obr.4 Kompenzační kondenzátor DNA Dále budeme potřebovat: drátový rezistor 1,2 kω/10 W, 4 distanční podložky pod patice (obr.5) z plechu tl. 3 mm, Obr.5 Distanční podložka propojovací vodiče H05V2 průřezu 1-1,5 mm 2 (černý, světle modrý a žluto-zelený), vysokonapěťový vodič s průřezem 1-1,5 mm 2 pro napětí 4 kv nebo izolační bužírku ø3 mm se stejnou elektrickou pevností, která se navleče na normální vodič, 4 šrouby M3x10 s válcovou hlavou, 8 vějířových podložek ø3, 2 šrouby Demontáž Sejmeme horní panel projektoru, z lampové skříně vyjmeme skleněný tepelný filtr a projekční žárovku. Odpojíme ventiátor a demontujeme lampovou skříň a patice projekční žárovky (tepelný filtr není u zpětných projektorů Meotar a u prvních sérií zpětných projektorů Meotar 2, zpětné projektory Meotar neměly ani lampovou skříň). V nejrozšířenějších zpětných projektorech Meotar, Meotar 2 a Meotar 2a jsou používány halogenové dvoustiskové projekční žárovky W. Tyto žárovky mají stejný typ patic (R7s) jako metalhalogenidová výbojka OSRAM HCI-TS 150 W. Liší se pouze roztečí kontaktů. Není tedy nutné patice měnit. Z lampové skříně demontujeme chladící ventilátor. Vzhledem k tomu, že se obvykle během provozu zpětného projektoru neprovádí žádná údržba, je dobré sejmout vrtuli ventilátoru, rozebrat motor, vyčistit a znovu promazat kluzná ložiska a hřídel motoru. Pokud je ventilátor poškozen (zpravidla se projevuje tepelná degradace použitých plastů, a to zejména na přírubě a vrtuli ventilátoru) je potřebné ventilátor vyměnit. Lze použít běžně dostupné síťové ventilátory 120x120 mm, 230 V, nejlépe s kuličkovými ložisky. (Při přestavbě na vysokovýkonové výbojky, např. HQI 1000 W, HMI 650 W apod., je vhodné osadit do zpětného projektoru další ventilátor na druhou stranu lampové skříně, pro lepší odtah horkého vzduchu. Oba ventilátory tak mohou pracovat s dostatečnou účinností i při snížených otáčkách a tím při menším hluku. pozn.aut.) Uvolníme čtyři svorníky předřadných rezistorů 33 Ω/15 W a rezistory vyjmeme. Po sejmutí ovládacího knoflíku demontujeme válcový spínač VS-16 a ze svorkovnice odpojíme přívodní kabel. V rámci dalších úprav můžeme zpětný projektor vybavit odpojitelným přívodem se standardní trojpólovou přívodkou s vestavěnou pojistkou, kterou umístíme pod vypínač projektoru. Pokud ponecháme u projektoru pevný přívod, je vhodné použít (z hlediska provozní bezpečnosti) kabel oranžové barvy. Na konce Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

17 kabelu se nalisují izolované dutinky. Je nepřípustné konce vodičů (licny) cínovat! podložkami. Pro šrouby se musí vyvrtat otvory ø6,2 mm, podle základové desky použité tlumivky (obr.8). Mechanické úpravy a montáž Aby se výbojka vešla do lampové skříně, musí se na středech jejich bočnic (proti paticím) vyříznout otvory 45x85 mm (obr.6). Obr.8 - Umístění tlumivky a zapalovače Obr.6 Otvor v bočnici lampové skříně Pro upevnění kompenzačního kondenzátoru vyvrtáme otvor ø8,2 mm přibližně v místě, kde byl střed prvního předřadného rezistoru (obr.7) a stejný otvor vyvrtáme na středu mezi lampovou skříní a skříní zpětného projektoru u levého otvoru lampové skříně, pro upevnění vysokonapěťového zapalovače. (Přesnou polohu upevňovacího otvoru je nutné stanovit dle použitého zapalovače. pozn.aut.) Do lampové skříně osadíme vyčištěný ventilátor. Na vývod motoru, který je blíže k lampové skříni připájíme rezistor R1 (1,2 kω/10 W), ke druhému vývodu připájíme modrý vodič. Lampovou skříň s osazeným ventilátorem namontujeme zpět do projektoru. Na místo patic pro žárovku namontujeme distanční podložky a na ně přišroubujeme patice tak, aby rozteč patic (kontaktů) byla 122 mm a střed výbojky byl přesně nad středem kulového zrcadla (obr.9). Obr.7 - Umístění kompenzačního kondenzátoru Kompenzační kondenzátor i zapalovač se připevní centrálním šroubem, maticí M8 s vějířovou podložkou. Tlumivka se namontuje do levého předního rohu projektoru. Její připevnění se provede dvěma šrouby M6x10, s maticemi a vějířovými Obr.9 - Upravená lampová skříň Najustování výbojky vůči zrcadlu totiž není za provozu možné. (Přesněji řečeno je nesmírně obtížné a velice riskantní. V žádném případě vám nedoporučujeme se o toto pokoušet! pozn. aut.) Najustování výbojky se proto musí provádět jen ve vypnutém stavu. Za provozu lze provést pouze dojustování celého světelného Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

18 zdroje vůči optice zpětného projektoru. Při pozorování výbojky přes tmavé sklo (např. pro svářečskou kuklu) v objektivu postaveném kolmo k pracovní ploše, musí být hořák výbojky v optické ose projektoru (obr.10). Obr.11 - Schéma zapojení upraveného projektoru (pevný přívod) Barevné značení vodičů musí odpovídat ČSN. Ve schématech nejsou označeny svorky vysokonapěťového zapalovače. Jejich označení se liší podle výrobců a na každém zapalovači je vždy uvedeno schéma zapojení. Obr.10 - Zobrazení výbojky v objektivu projektoru Elektrické zapojení Zpětný projektor zapojíme podle schémat na obr.11 a 12, podle toho, zda použijeme pevný nebo oddělitelný přívod. Na válcovém spínači VS16 je nutné přemístit vodivou pásovou spojku z vývodů 1-3 na vývody 2-4. Spoj mezi zapalovačem a výbojkou je proveden vyskonapěťovým kabelem nebo vodičem s dodatečnou izolací pro napětí nejméně 4 kv. Rezistor R1 snižuje otáčky ventilátoru. (Z hlediska účinnosti není tento způsob ideální, výkonová ztráta rezistoru je ale vzhledem k příkonu výbojky zanedbatelná - cca 7 W. Použití redukčního autotransformátoru představuje asi 15x vyšší pořizovací náklady oproti rezistoru. pozn.aut.) Obr.12 - Schéma zapojení upraveného projektoru (odpojitelný přívod) Upravený projektor je nutné, před předáním do provozu, podrobit pravidelné revizi. Jedná se zejména o měření izolační pevnosti a zemních odporů. Dobře provedená úprava splňuje požadavky ČSN s velkou rezervou. Používání projektoru Používání upraveného zpětného projektoru při výuce má svá didaktická specifika, která jsou dána vlastnostmi použitého světelného zdroje. Musíme počítat s tím, že po zapnutí se výbojka rozsvěcuje postupně a maximálního světelného toku projektor dosáhne po 2 až 4 minutách. Po vypnutí musí rozpálená výbojka 10 až 15 min. zchladnout, než je možné ji znovu zapnout. Existují sice speciální zapalovače, které dokáží zapálit i horkou výbojku, jejich cena ale několikanásobně překračuje cenu samotné výbojky. Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

19 Doporučujeme proto projektor během výuky nevypínat, ale pouze zakrýt pracovní plochu. Je to jen otázka zvyku. Zkušenosti z praktického používání upravených zpětných projektorů ukazují, že jasný obraz, bezhlučný provoz a ekonomický přínos výrazně převažují nad nutnými časovými prodlevami. Ty lze eliminovat např. zapnutím projektoru již při příchodu do učebny, kdy během zahájení vyučovací hodiny dojde k náběhu výbojky na plný výkon. Na závěr ještě uvádíme příklad přestavby zpětného projektoru OHP-635 s pomocným kondenzorem, jako důkaz aplikovatelnosti nových světelných zdrojů i do modernějších zpětných projektorů. Orientační rozpočet úpravy Uvedeny jsou ceny použitého materiálu. Cena práce vychází z odhadu firmy EPM Jaroměř. Materiál pro úpravy (ceny vč. DPH): Halogenidová výbojka OSRAM HCI-TS 150W/NDL 1.980,- Zapalovač LUMTEC typ SK ,- Tlumivka LAYRTON 150 S-H typ SAPI-HSI 15/23 230V/AC-1,8A-50Hz 380,- Kompenzační kondenzátor DNA 20uF/250V-AC 120,- Drátový rezistor 1K2/10W 30,- vodiče, drobný materiál 200,- Obr.13 - Přestavba projektoru OHP-635 Zpětný projektor typu OHP-635 byl původně osazen jednostiskovou halogenovou projekční žárovkou 36 V/400 W. Proto bylo nutné nově instalovat patici pro výbojku. (pozn.aut.) materiál celkem 3.060,- odhad práce (vč. DPH) 1.200,- celkem 4.260,- POUŽITÉ ZDROJE [1] DRTINA, R. Náhrada světelných zdrojů ve zpětných projektorech Meotar 2, Meotar 2a. VŠP HK ZN 1/95/PF. [2] DRTINA, R. - CHROMÝ, J. Meotary do šrotu nepatří. Media4u Magazine - Čtvrtletní časopis pro podporu vzdělávání 4/2006, s ISSN [3] DRTINA, R. - CHRZOVÁ, M. - MANĚNA, V. Auditoriologie učeben pro učitele. [4] HIERHOLD, E. Sicher präsentieren - wirksamer vortragen. 6. Auflage. Frankfurt am Main. Ueberreuter Wirtschaftsverlag ISBN [5] CHROMÝ, J. - SOBEK, M. Multimedia hardware pro mediální a marketingové komunikace. Praha. VŠH ISBN [6] Lichtprogramm München. OSRAM GmbH [7] NÖLLKE, C. Präsentieren. 3. Auflage. München. Haufe - Verlag ISBN [8] SCHELLMANN, B. - GAIDA, P. - GLÄSER, M. - KEGEL,T. Medien - verstehen - gestalten - produzieren. Eine Einführung in die Praxis. 2. Auflage. Haan-Gruiten. Europa-Lehrmittel Verlag ISBN [9] Vyhláška č.410/2005 Sb. ze dne 4. října 2005 o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých. Lektoroval: PaedDr. René Drtina, Ph.D., Ing. Jan Chromý, Ph.D. Kontaktní adresa: ok1tpw@post.cz Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /

20 DOPLŇKY PRO VAŠI LABORATOŘ Část 2. - Lineární usměrňovač pro multimetry ACCESSORIES FOR YOUR LABORATORIES Part 2. - The linear rectifier for multimeters Doc. Ing. Jaroslav LOKVENC, CSc. - PaedDr. René DRTINA, Ph.D. Katedra technických předmětů, Pedagogická fakulta, Univerzita Hradec Králové Department of Technical subjects, Faculty of Education, University of Hradec Kralove Resumé: Rozšíření možností běžných multimetrů pro měření v oboru akustických frekvencí (ve frekvenčním rozsahu 20 Hz až 20 khz) pomocí jednoduchých doplňků. V sérii článků postupně představíme obvody, které umožňují ve školních i v amatérských podmínkách dostatečně přesná akustická a elektroakustická měření. Druhá část je věnována konstrukci lineárního usměrňovače. Summary: An extended possibility of common multimeters for measuring in the area of acoustic frequency (in frequency response 20 Hz - 20 khz) with the help of simple accessories. A series of articles introduce the circuits enabling sufficiently precise acoustic and electroacoustic measuring under the conditions common in schools. The second part deals with a construction of a linear rectifier. Lineární usměrňovač pro multimetry Jedinou možností, jak měřit nízkofrekvenční napětí běžným měřícím přístrojem s omezeným frekvenčním rozsahem, je toto napětí usměrnit. Klasické můstkové usměrňovače lze s dostatečnou přesností použít až pro měření napětí větších než 10 V, aby byl údaj měřidla téměř lineárně závislý na velikosti napětí. Při měření malých napětí se proto signál musí nejprve zesílit a následně usměrnit. Zesilovač přitom dokáže eliminovat i nelinearitu usměrňovacích prvků a usměrněné napětí je úměrné vstupnímu signálu. Tento postup používají i standardní, továrně vyráběné nízkofrekvenční milivoltmetry. Jedno omezení však existuje. Jednoduchá zapojení neumějí měřit skutečnou efektivní hodnotu signálu a jejich údaje platí pouze pro sinusový signál jehož harmonické zkreslení je maximálně 10 %. Princip tzv. lineárního usměrňovače (usměrňovače, který je schopen bez znatelné chyby usměrňovat napětí řádu mv) je dávno dobře znám již z dob elektronkové techniky. Moderní operační zesilovače jejich stavbu výrazně usnadnily. Existuje tak řada variant a zapojení lineárních usměrňovačů. Každé řešení má své výhody a nevýhody. Pro zájemce o podrobné vysvětlení vlastností a funkce doporučujeme publikaci J. Punčocháře Operační zesilovače v elektronice [2]. Schéma zapojení lineárního usměrňovače se vstupním předzesilovačem pro měření sinusových napětí v rozsahu 1 mv-100 V je na obr.7 a jeho vstupní impedance je záměrně zvolena na úrovni 100 kω. Tím se zmenší citlivost na indukovaná rušivá napětí v přívodních vodičích milivoltmetru. Vstupní zesilovač upravuje úroveň vstupního signálu. Pro první tři rozsahy ( mv) je vstup operačního zesilovače připojen na dělič R 1 -R 2 a jeho zesílení se mění přepínáním zpětné vazby. Pro další rozsahy ( V) se vstupní signál zmenšuje vstupním děličem na úroveň 0,5 V. Operační zesilovač potom pracuje jako vyrovnávací zesilovač s konstantním zesílením A 1 = 2,35. Výstupní napětí vstupního zesilovače dosahuje přibližně 1,2 V. Vstupní zesilovač budí výkonový zesilovací stupeň, tvořený paralelní dvojicí operačních zesilovačů. Ten napájí přes obvod zpětné vazby můstkový usměrňovač D 1 -D 4, zatížený paralelním RC filtrem C 3 -R 15 s mezní frekvencí 15,92 Hz. Usměrněné napětí se snímá diferenciálním zesilovačem se ziskem A dif = 1. Na výstup diferenciálního zesilovače lze připojit buď digitální multimetr nebo (přes příslušný Návrat na obsah Media4u Magazine 1 /